不锈钢焊接件低周疲劳固有耗散分析

doi:10.3969/j.issn.1004-132X.2020.17.005

摘要/Abstract

摘要：

采用数字图像相关(DIC)技术和红外热成像技术测量了310S不锈钢焊接接头低周疲劳过程中的变形和表面温度场，其中，DIC技术用于观察焊接接头局部变形的不均匀性，红外热成像技术提供样品表面的温度场分布。结果表明：在高应力区域，疲劳失效主要发生在焊接接头处；在低应力区域，疲劳失效主要发生在母材区。通过求解局部热扩散方程计算获得的试件表面的固有耗散分布可用于预测裂纹萌生位置。

关键词: 不锈钢, 焊接接头, 疲劳, 耗散, 数字图像相关

Abstract: DIC and infrared thermography(IRT) were used to measure the deformation and surface temperature fields during low cycle fatigue of 310S with welded joints. DIC was used to observe the nonuniformity of local deformations of the welded joints. IRT provided the temperature field distribution of sample surfaces. The test results show that in high stress areas, fatigue failure occurs mostly in the welded joints; in the low stress areas, fatigue failure occurs mostly in base metal areas. The intrinsic dissipation distribution of specimen surfaces may be acquired by solving the local thermal diffusion equation, which may be used to predict the crack initiation positions.

Key words: stainless steel, welded joint, fatigue, dissipation, digital image correlation(DIC)

中图分类号:

O346.2

郝智彦;黄志勇;王清远. 不锈钢焊接件低周疲劳固有耗散分析[J]. 中国机械工程, DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.17.005.

HAO Zhiyan;HUANG Zhiyong;WANG Qingyuan. Intrinsic Dissipation in Low Cycle Fatigue for Stainless Steel Weldments[J]. China Mechanical Engineering, DOI: 10.3969/j.issn.1004-132X.2020.17.005.

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参考文献

[1]寇宏滨，邱荣英，朱剑峰. 轿车用薄板焊接结构疲劳性能研究[J]. 中国机械工程, 2014，25(15)： 2107-2111.
KOU Hongbin，QIU Rongying，ZHU Jianfeng. Study on Fatigue Property of Auto Seam Welded Thin-sheet Structures[J]. China Mechanical Engineering，2014, 25(15)：2107-2111.
[2]GENG C J，WU B L，DU X H，et al. Low Cycle Fatigue Behavior of Extruded AZ31B Magnesium Alloy[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China，2013，23(6)：1589-1594.
[3]CHRYSOCHOOS A，BOULANGER T，MORABITO A E. Dissipation and Thermoelastic Coupling Associated with Fatigue of Materials[M]//FRMOND M, MACERI F. Mechanics，Models and Methods in Civil Engineering. Berlin: Springer，2012：147-156.
[4]MENEGHETTI G. Analysis of the Fatigue Strength of a Stainless Steel Based on the Energy Dissipation[J]. International Journal of Fatigue，2007，29(1)：81-94.
[5]李源，韩旭，刘杰，等. 一种基于耗散能计算的高周疲劳参数预测方法[J]. 力学学报，2013，45(3)：367-374.
LI Yuan，HAN Xu，LIU Jie，et al. A Prediction Method on High-cycle Fatigue Parameters Based on Dissipated Energy Computation[J]. Chinese Journal of Theoretical and Applied Mechanics，2013，45(3)：367-374.
[6]WANG H，JING H，ZHAO L，et al. Uniaxial Ratcheting Behaviour of 304L Stainless Steel and ER308L Weld Joints[J]. Materials Science and Engineering: A，2017，708：21-42.
[7]YUAN X，YU W，FU S，et al. Effect of Mean Stress and Ratcheting Strain on the Low Cycle Fatigue Behavior of a Wrought 316LN Stainless Steel[J]. Materials Science and Engineering: A，2016，677：193-202.
[8]DAS A. Cyclic Plasticity Induced Transformation of Austenitic Stainless Steels[J]. Materials Characterization，2019，149：1-25.
[9]MENEGHETTI G. Analysis of the Fatigue Strength of a Stainless Steel Based on the Energy Dissipation[J]. International Journal of Fatigue，2007，29(1)：81-94.
[10]HUANG Z Y，LIU H Q，WANG C，et al. Fatigue Life Dispersion and Thermal Dissipation Investigations for Titanium Alloy TC17 in Very High Cycle Regime[J]. Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures，2015，38(11)：1285-1293.
[11]HUANG Z Y，WANG Q Y，WAGNER D，et al. A Very High Cycle Fatigue Thermal Dissipation Investigation for Titanium Alloy TC4[J]. Materials Science and Engineering: A，2014，600：153-158.
[12]GUO Q，GUO X. Research on High-cycle Fatigue Behavior of FV520B Stainless Steel Based on Intrinsic Dissipation[J]. Materials & Design，2015，90(4)：248-255.

[1]	李燕乐, 潘忠涛, 戚小霞, 崔维强, 陈健, 李方义. 热处理工艺对激光熔覆316L温度场与应力场的影响规律[J]. 中国机械工程, 2024, 35(04): 666-677.
[2]	武忠睿, 陈地发, 吴吉展, 杨玉典, 刘怀举. 含Ni量、渗氮层深度及喷丸强化对42CrMo齿轮弯曲疲劳性能影响研究[J]. 中国机械工程, 2024, 35(03): 394-404.
[3]	姚凌云, 林勇杰, 李丽, . 基于S变换双阈值法的汽车零部件载荷谱加速编辑[J]. 中国机械工程, 2024, 35(02): 215-220.
[4]	吴若, 魏沛堂, 谢怀杰, 边疆, 卢泽华, 刘怀举. 喷油润滑聚醚醚酮的接触疲劳性能[J]. 中国机械工程, 2024, 35(02): 221-228.
[5]	沈民民, 史锐, 郭鹏飞, 杨旸, 杨晓东, 杨继厚. 重复使用飞行器分布式连接结构振动及疲劳研究[J]. 中国机械工程, 2024, 35(01): 45-55.
[6]	崔海涛, 钱春华. 镍基高温合金的热机械疲劳寿命预测模型研究[J]. 中国机械工程, 2024, 35(01): 67-73,82.
[7]	勾睿杰, 张晓峰, 张鸿滨, 姚俊, 李勋. 刀具磨损对Allvac 718Plus高温合金铣削加工表面完整性及疲劳性能的影响[J]. 中国机械工程, 2023, 34(24): 2920-2926.
[8]	杨文军, 庞建超, 康鑫, 王磊, 李思成, 张哲峰. 基于缸盖等效构件模型的热机疲劳寿命预测与优化设计方法[J]. 中国机械工程, 2023, 34(24): 3004-3014.
[9]	吴志峯, 高建雄, 徐蓉霞, 朱鹏年. 考虑载荷交互影响的非均匀损伤累积模型[J]. 中国机械工程, 2023, 34(22): 2659-2664，2673.
[10]	王炜, 纪小刚, 方创, 牛国法. 数字光处理制备的柔性点阵结构疲劳寿命预测[J]. 中国机械工程, 2023, 34(21): 2637-2645.
[11]	郭伟, 曹宏瑞, 訾艳阳, 尉询楷. 滚动轴承接触疲劳裂纹建模与扩展规律研究[J]. 中国机械工程, 2023, 34(16): 1891-1899.
[12]	曹蕾蕾, 康凡军, 郭城臣, 宋绪丁, 吕文彻. 变速箱中间轴焊接结构多轴疲劳寿命分析方法[J]. 中国机械工程, 2023, 34(13): 1605-0610,1627.
[13]	王守财, 孙昂, 刘如刚. 新型无耳托板螺母拉铆过程数值仿真与试验验证[J]. 中国机械工程, 2023, 34(07): 875-881.
[14]	李扬, 刘怀举, 魏沛堂, 毛天雨, 陈地发. 基于Monte-Carlo模拟的小样本下齿轮疲劳极限计算方法及软件开发[J]. 中国机械工程, 2023, 34(02): 185-192.
[15]	季文彬, 邓日清, 戴士杰, 刘春成. 铣削对SLM增材TC4钛合金表面完整性和疲劳性能的影响[J]. 中国机械工程, 2023, 34(02): 208-217,225.